Importanța experimentului integrat în lecția de fizică

Importanța experimentului integrat în lecția de fizică a devenit din ce în ce mai actuală, cu cât dorința elevilor de a aplica și de a pune în practică cunoștințele dobândite teoretic este mai acută, pentru că fizica folosește ca metode de cercetare observarea fenomenelor întâlnite nu numai în viața reală, ci și în manuale, reviste sau compendii. Experimentele şi lucrările de laborator, virtuale sau nu, îi ajută pe elevi pe de o parte în procesul de studiere şi de cunoaștere complexă și aprofundată a fizicii, iar pe de altă parte le servește un bun exemplu de aplicații practice ale modelării științifice și simulării pe calculator pentru alte domenii din viitoarea lor activitate profesională.

„Toată lumea ştie că anumite lucruri sunt irealizabile, până când vine cineva care nu ştie acest lucru şi le realizează.” – Albert Einstein

Învățarea  nu  mai  este  considerată   efectul  demersurilor  şi  muncii  profesorului, ci rodul interacţiunii elevilor cu cărţile, tableta, experimentele şi al colaborării cu profesorul.

Un experiment poate fi considerat ca experiment real, dacă acesta este realizat și studiat în condiții naturale. Iar, orice experiment care are drept scop studierea fenomenului respectiv în laborator (pentru stabilirea legităţilor, caracteristicilor fenomenului considerat), este totuși o reproducere a acestuia în condiții artificiale, aproape de cele naturale.

În procesul de predare, orice experiment de laborator trebuie foarte bine pregătit. Înaintea utilizării aparatelor şi dispozitivelor la lecțiile de Fizică, acestea în mod obligatoriu trebuie supuse testării, trebuie omologate şi trebuie verificate starea lor de lucru. Nu este exclusă necesitatea de reparare sau de înlocuire operativă a aparatelor uzate sau defectate.

Realizarea experimentelor în predarea fizicii în secolul XXI este dificilă, iar cele mai întâlnite trei cauze sunt:
1. dotarea parțială/ insuficientă a laboratorului de Fizică cu aparatele necesare;
2. orice experiment, inevitabil, cere mult timp pentru:
• pregătirea din timp a experimentului;
• realizarea experimentului la lecție,
• analiza rezultatelor experimentale ș.a.
3. lipsa de timp la lecția de Fizică pentru finalizarea completă a întregului experiment.

Experimentul de laborator, în general, urmăreşte realizarea intenţionată a fenomenului fizic studiat şi are două componente importante:
1. Experimentul calitativ care evidenţiază doar aspectele principale în desfăşurarea unui fenomen sau a unei legi fizice, stabileşte relaţiile de tip cauză – efect.
2. Experimentul cantitativ care urmăreşte în spaţiu şi în timp detalii importante în desfăşurarea a unor fenomene, legi, procese, proprietăţi ale obiectelor lumii reale etc. De data aceasta, se stabilesc relaţii exacte între valorile mărimilor fizice caracteristice fenomenului respective.

Experimentul de laborator în predarea, învățarea şi aplicarea fizicii educă gândirea abstractă, gândirea analitică și gândirea sistemică, raționamentul deductiv şi inductiv, creează deprinderi de observare a lumii înconjurătoare şi de înţelegere a fenomenelor din natură. Cu toate acestea, una dintre problemele curente cu care se confruntă profesorul de fizică este dotarea tehnică a laboratorului unde îşi desfăşoară activitatea sa cu elevii săi.

În contextual învățământului actual digitalizat, este mai lesne de efectuat experimente virtuale deoarece predarea şi învățarea fizicii prin experimentul virtual vine să diminueze sau să înlăture o parte din neajunsurile care apar la realizarea experimentului de laborator şi să completeze componenta experimentală a cursului, a manualului, a lecției de fizică.

Un experiment virtual de calitate, bine gândit şi realizat pe baza modelului științific al fenomenului considerat, constituie o reelaborare originală a conceptului științific și este foarte aproape de experimentul de laborator.

Experienţa didactică la catedră dobândită de cadrele didactice, prin efectuarea experimentelor, este o premisă importantă în formarea şi dezvoltarea carierei lor diactice, iar elevii sunt cu mult mai atraşi de realitatea care ne înconjoară, prin această disciplină care nu este deloc uşoară, fizica.

Iată câteva avantaje ale experimentului virtual, comparativ cu experimentul clasic realizat în laborator:

1. La efectuarea experimentelor virtuale se realizează o conexiune importantă interdisciplinară dintre fizică, matematică, metrologie, informatică, desen etc., lucru greu de realizat la alte discipline.

2. Efectuarea experimentului virtual înlesnește elucidarea proceselor, fenomenelor şi legilor fizice prin efectuarea aceluiași experiment, în toată complexitatea lui. Această performanță poate fi atinsă numai dacă experimentul virtual este realizat pe calculator pe baza modelului fizic științific al fenomenului sau procesului studiat. Numai în acest caz experimentul pe calculator este aproape de cel de laborator și are o funcționalitate instructivă dublă: de experiment de cercetare și ca sursă de cunoaștere. Măsurătorile și calculele îi dau aplicației elaborate științific un caracter practic, de finalitate în studiul fenomenului sau procesului respectiv.

3. Efectuarea măsurătorilor în experimentul virtual înlătură plictiseala, provocată elevilor la utilizarea unor simulări simpliste, mult prea aproximative, ale fenomenelor fizice pe ecranul calculatorului. Mai mult ca atât, un experiment virtual cantitativ, elaborat pe bază științifică, poate fi folosit de către elevi sau studenți la verificarea experimentală a corectitudinii soluționării multor probleme de calcul la tema respectivă. Din motive expuse mai sus, această simbioză dintre experiment și rezolvarea unei probleme de calcul (la aceeași temă) este irealizabilă în cadrul laboratorului de fizică.

4. Fenomenele fizice modelate pe calculator au un caracter intuitiv și practic mult mai pronunțat decât cele reproduse în laborator.

5. Predarea şi învățarea fizicii prin experimental virtual are un mare avantaj în timpul de însușire a informației care se reduce cu 30-40% față de învățarea tradițională, iar programul odată parcurs este asimilat în întregime. Această metodă modernă de predare-învățare cu ajutorul calculatorului realizează individualizarea și diferențierea învățământului.

Bibliografie
1. Blended Learning in Higher Education: Framework, Principles, and Guidelines, D.R. Garrison, N. D. Vaughan, Editura John Wiley (2008),
2. Palicica Maria, Gavrilă Codruță, Ion Laurenția, Pedagogie, Editura Mirton, Timișoara, 2007, p.480, Laborator virtual,
3. elearning.ro/valoarea-noilor-tehnologii-n-procesul-instructiv-educativ.